Сіверський Донець бере початок на Середнеруській височині, біля с. Підвільхи в Прохоровському районі Білгородської області Росії [2]. У басейні Сіверського Дінця понад 3000 річок, з яких 425 мають довжину більше 10 км., і 11 річок більше 100 км [3]. Понад тисяча з них безпосередньо впадає в Сіверський Донець. Живлення Сіверського Дінця переважно снігове, тому витрата води протягом року нерівномірна. Весняна повінь займає близько 2 місяців з лютого по квітень, в цей період вода піднімається на 3-8 м [4].
Ширина русла в основному коливається від 30 до 70 м, іноді досягаючи 100-200 м, а в зоні водосховищ - 4 км. Дно русла переважне піщане, нерівне, з коливанням глибини від 0,3 м на перекочуваннях до 10 м на плесах. Річка взимку замерзає з поверхневою товщиною льоду від 20 до 50 див. Період замерзання зазвичай складає два-три місяці з середини грудня по кінець березня. Територія басейну в межах України являє собою регіон розвиненого індустріально-аграрного виробництва. Основу промислового розвитку Харківської, Донецької й Луганської областей становить чорна металургія, багатогалузеве машинобудування, хімічна, паливна, легка й харчова галузі національної економіки. На території України водні ресурси басейну Сіверського Дінця інтенсивно використаються з метою водопостачання промислове розвиненого регіону України, що включає Харківську область і Центральний Донбас. Інтенсивний розвиток тут отримали вуглевидобувні, металургійні, нафтопереробна галузі промисловості та теплоенергетика.
Територією басейну ріки в межах України є найбільш урбанізований і індустріальний регіон, у населених пунктах якого мешкає майже 8 млн. чоловік, у тому числі 85% у містах і селищах міського типу з дуже високою щільністю населення - 200 чол./км2. У басейні розташовані понад 500 тільки великих підприємств, у тому числі майже 100 водоємних, небезпечних в екологічному відношенні хімічних і металургійних підприємств. Розораність земель досягає 64% загальної площі, а сільськогосподарські угіддя взагалі займають 82% території. Весь цей господарський комплекс потребує велику кількість води. Однак, водозабезпеченість басейну водними ресурсами в 3 рази нижча середньої по Україні, а з урахуванням транзитного стоку - нижча майже в 8 разів. У зв'язку з цим інтенсивність використання місцевого річкового стоку досягає 1,2 раз, а в маловодні роки вона збільшується до 3,5 раз, тоді як середня по Україні становить 0,6 і 1,4 рази відповідно. Розвиток виробничих сил цього регіону України та більша щільність населення обумовили тут високий ступінь регулювання та використання водних ресурсів, а також навантаження стічними водами та забруднюючими речовинами водних об'єктів басейну.
Об'єднання сприятливих кліматичних і ґрунтових умов з високою щільністю населення стимулювало розвиток у цій зоні інтенсивного сільськогосподарського виробництва: зерна, соняшника, овочів, цукрового буряка, а також тваринництва. Однак, сільськогосподарське виробництво в цій зоні характеризується нестійкістю з огляду на нестачу зволоження, у зв'язку із чим тут дістало широкий розвиток зрошувальне землеробство.
До складу технічної водогосподарської системи басейну Сіверського Дінця на території України входять великі водосховища багаторічного регулювання: Печенізьке (383 млн. м3), Червонооскільське (445 млн. м3), канали міжбасейнового перекидання вод: Дніпро-Донбас І черга пропускною спроможністю 120 м/с із Краснопавлівським водосховищем (410 млн. м ), Сіверський Донець-Донбас потужністю 43 м /с.
У Сіверському Дінці водиться 41 вид риб. В той же час, забруднення річки і сильне рекреаційне навантаження привела до істотного зменшення рибних запасів річки. Найбільш поширені дрібні види риби: окунь, плітка, червонопірка, а серед середніх і крупних видів (лящ, судак, сом, щука) в даний час великі екземпляри зустрічаються все рідше [8]. На жаль, діяльність людини, головним чином відкриття степів, привела до зникнення поширених раніше в басейні Сіверського Дінця тварин: диких коней, степових антилоп, сайгаків, бабаків і багато інших [21].
Рівнинний рельєф, родючі землі відвіку сприяли розвитку землеробства. Раніше уподовж Сіверського Дінця росли вікові діброви, які були вирубані в XVIII-XIX століттях. Є відомості, про те, що ще Петро І використовував ліс з берегів Сіверського Дінця для споруди кораблів, що беруть участь в російсько-турецьких війнах [ЗО], Також переважна більшість лугів, уздовж берегів річки, на яких росли сотні видів різноманітних диких трав, були розорані до XX століття. В даний час збереглася лише мінімальна частина минулих дубів, головним чином в Харківській області. На північ від Родзинок, де проходить межа степу і лісостепу, ще збереглися заплавні широколистяні ліси, а також соснові ліси в районі Чугуєва. Велика кількість видів диких рослин збереглася поблизу заплавних боліт - тут можна зустріти вербу, пухнасту березу, клейку вільху, ломкий жостірник. Уздовж річки поширений очерет, осока, болотяний шабельник і інші види трав [4, 17].
Клімат помірно континентальний - зима м'яка з частою відлигою і ожеледицею. Морози невеликі - мінус 3-8 градусів 3, в суворі зими морози досягають мінус 35°С. Стійкий сніговий покрив тримається з другої половини грудня до середини березня. Весна тепла з ясною погодою. Нічні заморожування можливі до середини квітня. Опадів випадає мало, переважно у вигляді дощів, що мжичать, або мокрого снігу. Літо тепле, з великою кількістю сонячних днів. Середня температура повітря +18"...+22*С, у окремі дні досягає +39°С. Осадки випадають у вигляді короткочасних злив, нерідко з грозами і вітрами. Для літнього сезону характерні засухи і суховії. Осінь в першій половині тепла і суха, в другій - прохолодна і дощова. Затяжні дощі, що мжичать, викликають бездоріжжя. В кінці жовтня наступає похолодання. Вітри в період з жовтня по квітень переважають східні, в решту пори року - західні і північно-західні. Серед несприятливих кліматичних явищ - зимова відлига, ожеледь, глибоке промерзання ґрунту без сніжного покриву.
Значна площа прибережних територій розпахані і використовуються населенням під городи. Спостерігається також інтенсивний змив ґрунтів, швидке замулення русел те забруднення поверхневих вод. Згідно концепції екологічного оздоровлення басейну р. Сіверський Донець його сучасний екологічний стан у цілому можна визначити як катастрофічний; він суттєво ускладнює соціально-економічний розвиток регіону і негативно впливає на стан здоров'я населення. Подальше зволікання з вжиттям дієвих заходів, спрямованих на стабілізацію та поліпшення екологічної ситуації у басейні р. Сіверський Донець, може призвести до екологічної катастрофи, сповільнити або унеможливити економічний розвиток регіону [34].
Внаслідок значного антропогенного
навантаження у водних об'єктах, вода яких використовується для потреб рибного
господарства, спостерігається перевищення граничне допустимих концентрацій
речовин (за вмістом легкоокислюваних органічних сполук - у 5 разів, азоту
амонійного у 5-15 разів, нафтопродуктів, фенолів, іонів металів - у 10-100
разів). Це призвело до того, що більшість річок басейну втратили здатність до
самовідтворення, а річки Вовча, Уда, Казенний Торець, Кривий Торець, Лугань
перебувають під загрозою знищення як природні водні об'єкти [19, 41, 44].
Розділ 3. Матеріали та методика дослідження
.1 Методики визначення показників якості води
У даній роботі об'єктом дослідження був обраний район міста Сєверодонецька, який розташований на річці Сіверський Донець. Методики, згідно яких проводились гідрохімічні визначення відповідали регламентованим "Переліком допущених до використання та атестованих методик визначення складу, властивостей та забруднюючих речовин проб природних та стічних вод" (1997). Пробовідбір, пробо підготовка та попередні дослідження природної води здійснювали у відповідності до загальноприйнятих правил [3, 40].
Для визначення рН існує два головних методи: колориметричний та електрометричний. Колориметричний метод ґрунтується на використанні спеціальних одно- або двокольорових індикаторів, при додаванні яких до розчину останній набуває забарвлення. Ці індикатори (найчастіше - мета- нітрофеноли) являють собою слабкі кислоти, які забарвлені в дисоційованому стані, а в недисоційованому безбарвні. При цьому інтенсивність забарвлення пропорційна ступеню дисоціації індикатора, який залежить від рН розчину.
Точність колориметричних методів обмежена і ними користуються в разі відсутності можливості використання приладів (в польових умовах).
При визначенні користуються набором ампул-еталонів з відомими значеннями рН розчинів, в які введений відповідний індикатор. Визначення виконують підбором ампули-еталона з відомим рН, колір якого збігається з кольором досліджуваної проби води. Визначення кольорів проводять у компараторі.
Методика РД 52.24-47-87 призначена для визначення жорсткості природних вод з метою спостереження та контролю забруднення навколишнього середовища. Дана методика дозволяє визначити величини загальної жорсткості нефарбованих та слабо фарбованих вод з молярною концентрацією еквівалентів кальцію та магнію від 0,5 до 12 моль/см [25].
Загальна жорсткість води показує концентрацію катіонів двухвалентних лужноземельних металів, передусім кальцію та магнію. Результати визначення жорсткості виражають кількістю речовин, еквівалентів в моль/дм3.
Цей метод заснован на титруванні проби води розчином двухнаїривої солі, етилендиамитетрауксусної кислоти в наявності індикатора хромоген- чорного.
Жорсткість природної води зумовлена наявністю в ній іонів кальцію та магнію. В природних умовах солі надходять у воду внаслідок взаємодії розчиненого у ній діоксиду вуглецю С02 з карбонатними мінералами (доломітами, вапняками) і хімічного вивітрювання та розчинення гірських порід. Наявність у воді великої кількості солей кальцію та магнію є небажаною через те, що вода при цьому стає непридатною для господарських цілей: має місце перевитрата миючих засобів при пранні, багато тканин втрачають свою еластичність, погано розварюються овочі, погіршується їх смак, а також смак м'яса та інших продуктів.
Загальна жорсткість - це сума кальцієвої і магнієвої
жорсткості:
Жзаг = Ж Са + Ж Mg;
Одиниця виміру жорсткості води - ммоль/дм (мг-екв/дм ). Згідно із ДержСанПіН жорсткість питної води в Україні не повинна перевищувати 7 ммоль/дм3. Загальна жорсткість в ґрунтових і поверхневих водах, а також у питній воді встановлюється титриметричним методом (ISO 6059). Останній непридатний для мінералізованої та морської води [22].
Визначення загальної жорсткості ґрунтується на реакції іонів кальцію та магнію з трилоном Б, в результаті чого утворюються комплексні сполуки. На закінчення реакції вказує зміна кольору індикатору еріохром-чорного з винно-червоного на синій. Внаслідок того, що іони Са2+ і Mg2+ утворюють з трилоном Б малостійкі комплекси, титрування проводять у лужному середовищі, застосовуючи для цього буферну суміш гідроксиду амонію з хлоридом натрію (аміачний буферний розчин), що має рН =10.
Методика вимірювання кольоровості фотометричним методом МВВ 081/12-1120-1 заснована на порівнянні кольоровості проб води з кольоровістю імітаційних розчинів. Імітаційні розчини кольоровості являють собою розчин суміші калію двохромовокислого та кобальту сірчанокислого 7-водного і відповідає стандартам розчину кольоровості, за які прийнято розчини суміші калію гексахлорплатинату та кобальту хлористого 6-водного.
Стандартною одиницею кольоровості, яка відповідає 1, є кольоровість стандартного розчину, який містить 1 мг платини/дм3 у формі калію гексахлорплатинату в присутності 2 мг кобальту хлористого 6-водного. фотометричний метод вимірює оптичну густину проби води при довжині хвилі 364 та 400 нм. За градуювальною характеристикою різниця оптичних густин кольоровості, встановлює значення кольоровості проби води. Діапазон вимірювань кольоровості у поверхневих водах суші становить від 5 до 120 включно.
Методика вимірювання БСК5 заснована на визначенні розчину кисню у відповідній розбавленій пробі до і після інкубації при стандартних умовах.
Стандартним призначається тривалість часу інкубації 5 діб при tо 20°С без доступу повітря та світла в аеробних умовах .
Визначення розчиненого кисню передбачає:
• кисню у пробі, а саме окисленні розчиненим киснем у лужному середовищі марганцю гідроксиду до сполук марганцю з валентністю більше ніж 2;
• повернення до 2-х валентного стану у кислому середовищі, у ході якого окислення еквівалентне зв'язаному кисню число іонів йоду;
• визначення йоду, що виділяється титруванням розчину натрію сіркуватокислого.
Діапазон вимірювань БСК5 у поверхневих водах суші становить від 0,5 до 15 мг 02/дм включно [25]. Розрахунковий метод встановлює масову концентрацію розчиненого кисню в пробі до і після інкубації і за різницею визначають біохімічне споживання кисню. Даний метод розроблений згідно методики МВВ 081/12- 0014-01.
Згідно МВВ 081/12-0109-03 методика вимірювання сухого залишку у поверхневих водах, полягає у випаровуванні вологи з 50-1000 см" профільтрованої проби води, висушуванні залишку протягом 3-х годин при температурі 105°С та зважуванні його на аналітичних терезах. Маса сухої речовини повинна знаходитися в межах 50-500 мг. Діапазон вимірювань масової концентрації сухого залишку у поверхневих,та підземних водах повинен становити від 50-1000 мг/дм .
Методика КНД 211.1.4.039-95 встановлює алгоритм визначення суспендованих завислих речовин в природних та стічних водах. Гравіметричний метод визначення завислих речовин у воді полягає у фільтруванні проб води через паперовий або мембранний фільтри, а також висушуванні проб відфільтрованих частин протягом 2 годин при температурі 105±2°С і зважуванні висушеного осаду. Маса висушених завислих частинок повинна знаходитися в границях 10-250 мг, а діапазон визначаємих вмістів 5-5000 мг/дм3 суспендованих речовин.
Концентрацію розчиненого кисню визначають йодометричним титруванням за Вінклером. Метод базується на взаємодії у лужному середовищі (при рН 9 і вище) марганцю гідроокису з розчиненим у воді киснем. Марганець гідроокис,який кількісно зв'язує у воді кисень, переходить у нерозчинену сполуку IV марганцю коричневого кольору. При підкисленні розчину у присутності надлишку йодистого калію утворюється йод, кількість якого еквівалентна вмісту розчину кисню і визначається титруванням розчином натрію сірчанокислого. Діапазон вимірювання масових концентрацій розчиненого кисню в поверхневих та очищених стічних водах становить від 1 до 14 мг 02/дм включно [22]. Вимірюванню кисню заважають: велика кількість завислих речовин, мікроорганізми, органічні речовини та неорганічні компоненти. За типом перешкоджаючої дії домішки поділяються на 3 групи:
• домішки, які виділяють йод з йодидів і призводять до завищення результатів вимірювань - хлор та оксиди хлору, пероксиди, хлорамін, біхромати, перманганати, нітрити та значна кількість заліза(ІІІ);
• домішки, які відновлюють йод з йодиду і призводять до зниження результату вимірювань - сульфіти, завислі речовини;
• домішки, які реагують з розчиненим і призводять до зниження результатів вимірювань - залізо(ІІ), деякі органічні речовини, мікроорганізми.
Норми похибки вимірювань масової концентрації розчиненого кисню у поверхневих і стічних водах регламентовано ГОСТ 27384.
Метод визначення стану водяного об'єкта проводитися шляхом безпосереднього його огляду. При трофосапобіологічних, сольових та спостереженнях особлива увагу звертають на явища, незвичні для даної водойми: наявність мікроорганізмів, загибель організмів, рослин [4]. До органолептичних показників належать ті параметри якості води, які визначають її споживчі властивості, тобто ті властивості, які безпосередньо впливають на органи чуття людини (нюх, дотик, зір).
Органолептичні показники води - це ті параметри якості води, які впливають на її споживчі властивості. Ці властивості впливають на органи чуття людини - нюх, дотик, зір. Таким чином до органолептичних показників відносяться: запах, присмак, колірність, каламутність, прозорість.
Прозорість природних вод обумовлена їх кольором і каламутністю, тобто вмістом в них різних забарвлених і зважених органічних і мінеральних речовин.
Воду залежно від міри прозорості умовно підрозділяють на прозору, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, злегка каламутну, каламутну, сильно каламутну. Мірою прозорості служить висота стовпа води, при якій можна спостерігати білу пластину певних розмірів (диск Секкі), що опускається у водоймище, або розрізняти на білому папері шрифт певного розміру і типа (як правило, шрифт середньої жирності заввишки 3,5 мм). Результати виражаються в сантиметрах з вказівкою способу виміру [33].